Разве мы не должны найти жизнь на Марсе перед тем, как отправлять людей?
На Марсе есть вода. Не просто лед или снег, а жидкая, текущая вода. Она соленая и скудная, но все еще остается одним их основных ингредиентов, необходимых для жизни на Земле, — и хотя Красная планета далеко не самое приветливое место для жизни, ученые думают, что у нее есть шанс. Возможно, где-то на Марсе прячутся одноклеточные организмы. Если мы хотим их найти, нам нужно поискать в тех местах, где они, вероятнее всего, будут. По словам NASA, нам нужно «следовать за водой».
Проблема в том, что большинство космических аппаратов на Марсе не могут «следовать за водой», поскольку они недостаточно чистые, чтобы войти во влажные и теплые «особые области», где вероятнее всего могла бы пустить корни жизнь. «Особые области» определяются Международным советом по науке Комитета по исследованию космического пространства в соответствии с их политикой планетарной защиты. Логика в том, если мы пошлем грязный космический аппарат в одну из таких «особых областей», земные микробы могут расплодиться там, загрязнить Марс и сделать так, что когда мы найдем микробную жизнь на Марсе, мы не поймем: родная она для Марса или привезена с Земли?
Если NASA серьезно относится к отправке астронавтов на Красную планету в 2030-х годах, агентству будет важно получить ответ, да или нет, на этот извечный вопрос, прежде чем на Марс понаедут люди и наделают там беспорядка. Да, мы наверняка уже загрязнили Марс в какой-то степени с помощью предыдущих наших космических аппаратов, но стерилизовать людей куда сложнее, чем машины.
«Как только мы отправим людей на Марс, будет очень, очень трудно избежать загрязнения, — говорит Нилтон Ренно, инженер и астробиолог Университета штата Мичиган. — Люди привезут огромное количество микробов с собой». Кроме того, «если люди поедут на Марс, они захотят исследовать наиболее интересные регионы». Вроде тех, что с водой.
В настоящее время единственной миссией, которая сможет проверить Марс на наличие жизни прежде, чем в 2030-х годах на планету прибудут астронавты, является марсоход Mars 2020, и его нельзя стерилизовать достаточно тщательно, чтобы войти в районы, где вероятнее всего будет скрываться марсианская жизнь.
Разве мы не должны были ее уже найти?
В 1970-х годах спускаемые аппараты «Викинг» были первыми космическими аппаратами NASA, которые опустились на поверхность Марса, и они же первыми попытались найти на планете жизнь. Ответ, который они нам отправили, оказался очень разочаровывающим: может быть. Один из экспериментов выявил метаболическую активность, другие не нашли органических материалов — то есть таких, из которых состоят существа на Земле.
По мере того, как постепенно исчезали заголовки «На Марсе есть жизнь», наступил 15-летний перерыв в исследовании Марса. Люди просто не видели смысла тратить деньги на неубедительные эксперименты.
Когда NASA наконец возобновило исследование Марса, агентство выбрало менее прямой подход: вместо того чтобы искать жизнь, космические аппараты начали искать условия, в которых могла гнездиться жизнь, в прошлом или в настоящем. Цель марсохода «Кьюриосити», например, заключалась в «оценке того, была ли на Марсе когда-то среда, способная поддерживать малые формы жизни под названием микробы».
В 2011 году группа ученых предположила, что «Викинги» могли действительно обнаружить органический материал на Марсе. Поскольку NASA никогда не бывало на Марсе раньше, откуда ему знать, что марсианская почва богата перхлоратами, которые расщепляют органику? Ученые заявили, что остатки органических веществ, которые списали как земные загрязнения, на самом деле были кремированными образцами марсианской органики. Гарантий жизни на Марсе нет, но если есть органика, вместе с ней растут и шансы на наличие жизни.
Проясним еще разок: Марс — суровое место. На нем холодно и от вредного излучения никуда не деться. Но в почве Марса есть перспективная химия, которая свидетельствует о микробных организмах, которые жуют пищу, а водяной лед присутствует и на полюсах, и под землей. На Земле практически везде, где есть вода, есть и жизнь.
«Опасное загрязнение»
Когда в 1967 году был подписан Договор по космосу, страны договорились, что при изучении Луны и других небесных тел будут «избегать их опасного загрязнения и также неблагоприятных изменений в окружающей среде Земли в результате введения внеземного вещества».
Фраза «избегать опасного загрязнения» открыта для интерпретации. Мы не знаем, есть ли на Марсе жизнь или как наши микробы могли бы потенциально повлиять на нее.
Международные научные организации решили, что проверка Марса на наличие жизни не является абсолютной предпосылкой для отправки астронавтов, но это хорошая идея.
«Не было консенсуса о том, должны ли мы это делать», говорит Катарина Конли, специалист по планетарной защите в NASA.
Если на Марсе есть жизнь, а мы этого не знаем, мы могли бы поставить ее под угрозу нашей собственной биологии — на Земле перемещение видов из одного региона в другой может привести к катастрофическим результатам. Что произойдет, если мы случайно перевезем инвазивные виды через межпланетное пространство? Точно так же марсианская жизнь могла бы поставить под угрозу Землю и/или здоровье наших космонавтов.
«Если у нас нет информации, мы не будем знать о последствиях», говорит Конли. «Безопаснее исследовать места, когда вы знаете о них больше».
Строгие требования
Миссия «Викинг» установила стандарт чистоты космических аппаратов. На тот момент ученые ожидали найти жизнь на Марсе, поэтому посадочные аппараты дезинфицировали и прогревали при температуре до 130 градусов по Цельсию в течение длительных периодов времени. Будущие космические аппараты, которые будут искать жизнь, тоже будут проходить подобную процедуру запекания — и значит, их придется заранее делать устойчивыми к таким температурам. Такая очистка должна была снизить число микробов на борту аппарата до 30.
Сегодня же, перед тем как выйти в космос, космический аппарат сталкивается с относительно простыми методами стерилизации, включая химическую обработку и ультрафиолетовые лучи. И все равно «Кьюриосити» может перевозить до 300 000 бактериальных автостопщиков. Но чтобы космический аппарат мог попасть в одну из «особых областей» Марса, инженерам придется снизить это число до 30. Говорят, это дорого и затратно по времени. Но другие возражают, что строгие требования необходимы, чтобы не поставить под вопрос само исследование Марса.
Тщательная стерилизация космического аппарата существенно повысит стоимость миссии. Около десяти лет назад NASA и Европейское космическое агентство (ЕКА) пришли к выводу, что модернизация марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» термостойкими материалами, которые позволили бы им пережить тепловую стерилизацию, обошлась бы в 100 миллионов долларов. Однако Конли отмечает, что этот процесс будет дешевле для проектов, которые изначально предназначались для ультрастерилизации.
«Его придется очищать в течение всего срока службы, — говорит Ренно, начиная от момента, когда инженеры собирают космический аппарат в чистом помещении, и заканчивая моментом прикрепления его к ракете. Обеззараживать нужно будет и ракету. — Придется убедиться, что путь из лаборатории на Марс будет чистым».
Марсоход ЕКА ExoMars приземлится на Марс в 2018 году для поиска биомаркеров, которые могут указывать на жизнь в прошлом или настоящем. Марсоход Mars 2020 будет запущен в течение пяти лет; он должен будет собрать образцы марсианского грунта, которые затем будут подобраны неопределенной миссией по возвращению образцов обратно на Землю, где ученые смогут проверить их на предмет наличия жизни. Тем не менее ни ExoMars, ни Mars 2020 не будут достаточно чистыми, чтобы отправиться в «особый регион», и уже слишком поздно думать об их усовершенствовании.
«Чего вы никогда не сможете заменить, так это времени», говорит Конли. Кроме того, у переоборудования есть еще один недостаток: «Когда вы меняете положение вещей, они необязательно будут работать так, как они работали раньше».
Таким образом, результаты, которые вернут нам эти аппараты, будут противоречивыми; обнаружение жизни на Марсе может быть ложноположительным, вызванным земными загрязняющими веществами, а отрицательный результат мало что расскажет, поскольку мы не заглядывали в места, где жизнь вполне могла бы быть.
«Кажется бессмысленным направлять миссии по поиску жизни в «не-особые области», если «особые области» являются местами повышенного интереса для возможной жизни», говорит планетолог NASA Крис Маккей.
Ренно соглашается. «Если мы ищем жизнь, нам стоило бы отправиться туда, где жизнь будет скорее всего».
Лучшие альтернативы
У NASA нет запланированной миссии по обнаружению жизни в настоящее время — по крайней мере такой, которая отправилась бы в «особую область». К счастью, время до тех пор, когда на Красную планету прибудут люди, — предположительно, в 2030-х годах — пока есть.
«Не так-то и трудно направить миссию в особую область, — говорит Маккей. — Существуют особые требования, с ними нужно соотнести миссию».
Одна из предлагаемых миссий — это Icebreaker, «Ледокол», который пробурит северный полюс Марса, на котором во льду могут сохраняться остатки древней жизни. Под руководством Маккея миссия изначально разрабатывалась бы под стерилизацию и непосредственный поиск жизни в особых областях. Если ее финансирование одобрят, она сможет стартовать уже в 2020 году за 450 миллионов долларов плюс стоимость запуска.
Другое смелое (BOLD, как и следует из названия миссии) предложение, «Biological Oxidant and Life Detection», отправило бы на поиск жизни на Марсе шесть небольших зондов. Когда миссию предложили несколько лет назад, ученые подсчитали, что она сможет отправиться уже в 2018 году и будет стоить меньше 300 миллионов долларов. Правда, они не уточнили, будут ли эти космические аппараты очищаться для входа в особые области.
Конечно, можно сделать и космический аппарат из современных материалов, которые смогут пережить запекание во время процедур стерилизации, говорит Конли. Много военной электроники работает при температурах, которыми очищали «Викинг». Но процесс требует особенного внимания, поскольку материалы могут расширяться или сжиматься, а то и вовсе ломаться при воздействии сильного тепла.
И, конечно же, проектирование компонентов космического аппарата — это лишь одна часть организации миссии по поиску жизни. Возможно, еще сложнее будет решить, какой способ поиска жизни лучше других — стоит ли нам искать жизнь на основе ДНК или же марсианская жизнь может быть совершенно отличной от нашей биологии? Ученые до сих пор спорят, обнаружили ли «Викинги» жизнь на Марсе в далеком 1976 году. Если мы хотим отправить людей на Марс в 2030-х годах, мы не можем провести еще 40 лет в спорах.